Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Срочные публикации в журналах ВАК и зарубежных журналах Скопус (SCOPUS)!




Разделы: Машиностроение
Размещена 26.08.2016. Последняя правка: 25.08.2016.

Моделирование движения подводного аппарата для введения сорбента при ликвидации аварийных разливов нефти

Городников Олег Александрович

Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского

Старший преподаватель

Петрашев Сергей Владимирович, кандидат технических наук, доцент кафедры безопасности в нефтегазовом комплексе, Морского государственного университета имени адмирала Г.И. Невельского


Аннотация:
При проектировании различного рода подводных аппаратов, возникают трудности в их управлении, поддержании курса движения и определении местоположения. Это происходит из за оказывающих на них внешних факторов, таких как течение, плотность среды, температура окружающей среды и т.д. Произведение необходимых расчетов позволяет уменьшить и снизить до минимума погрешности возникающие в процессе эксплуатации и движении аппаратов.


Abstract:
In the design of various kinds of submersibles, there are difficulties in their management, maintaining the rate of movement and location. This occurs due to the influence on them of external factors such as current density, ambient temperature, etc. making calculations allows to reduce and to minimize errors arising in the process of operation and movement of vehicles.


Ключевые слова:
движение; подача сорбента; сопротивление; тяговое усилие.

Keywords:
movement; flow of sorbent; resistance; tractive effort.


УДК 504
Актуальность.
Расчет воздействующих на шланг внешних факторов позволяет придать необходимую плавучесть аппарату при его проектировании.
Цель.
Расчитать необходимые сопротивления тягового усилия создаваемого шлангом и выбрать необходимую траекториюдвижения аппарата.
Введение.

Локализация и ликвидация аварийных разливов нефти и нефтепродуктов предусматривает выполнение многофункционального комплекса задач, реализацию различных методов и использование технических средств. Независимо от характера аварийного разлива нефти и нефтепродуктов (ННП) первые меры по его ликвидации должны быть направлены на локализацию пятен во избежание распространения дальнейшего загрязнения новых участков и уменьшения площади загрязнения [1].

Проектирования устройства для введения сорбента в толщу воды.

Для решения поставленной задачи разработан аппарат для нанесения сорбента в толще воды, которым можно управлять и регулировать подачу сорбента с борта судна (рис. 1).
Модель подводного аппарата
Рисунок 1 - Модель подводного аппараты для распыления сорбента

Аппарат сможет отдаляться от судна на расстояние 100 – 150 метров. При необходимости остановки аппарата или изменении траектории его движения подача воды прекращается или осуществляется через одно сопло.

Расчет траектории движения аппарата в толще воды, с учетом сопротивления соединительного шланга.

Для расчета сопротивлений создаваемых шлангом, возникающих при движении аппарата шланг принятой длиной 100 метров разбивается на 20 участков, на каждом из которых производиться расчет действующих на него сил. Количество участков выбрано по причине не равномерного распределений изгибающего момента по всей длине шланга. 

Угловую скорость движения аппарата определяется по формуле:

(1)

где    V – скорость аппарата на каждом участке;

          L – длина участка.

 

Отсюда зная угловую скорость можно определить скорость движения на каждом участке: 

 

                                                                                           (2)

где     `omega` – угловая скорость;

          L – длина участка.

 

Силу,  действующую на участок трубопровода можно определить по формуле:    

                                                                                        (3)

где     – коэффициент сопротивления трубопровода;

      `rho`   – плотность морской воды;

        `vv`  – скорость движения аппарата;

          S – площадь поперечного сечения трубопровода.

Изгибающий момент этой силы равен произведению модуля силы на длину участка:

                                                                                                                                             (4)

Для каждого из 20  участков  рассчитаем среднюю скорость, силу и изгибающий момент по формулам: 


Произведя расчет скорости, силы и изгибающего момента для каждого из 20 участков длиною 5 метров, можно определить суммарные значения сил и моментов для полной длины шланга.

Найдем суммарные значения сил и моментов:


Тогда полное эквивалентное сопротивление трубопровода:


Вычислим эквивалентное сопротивление аппарата при разных значениях скорости:

 

Отсюда суммарное буксировочное сопротивление:
 

При сравнении эквивалентных сопротивлений гибкого трубопровода и самого аппарата мы получаем значения позволяющие определить, что движение маятникового типа для данной системы  возможно при расположении сопел под углом 900, а для обеспечения движения возвратно-поступательного типа угол расположения сопел вирируется в пределах от 150 до 450.

Отсюда делаем вывод, что в зависимости от поставленной задачи и  условий применения аппарата, возможно, осуществлять его движение в толще воды как возвратно-поступательное движение вдоль оси трубопровода (рисунок 2 б), так и движение маятникового типа (рисунок 2 а).


Рисунок 2 – Траектории движения подводного аппарата

Аппарат данного типа позволит ликвидировать нефтяные разливы в любых погодных условия, а так же обеспечить производство работ по ликвидации нефтяных пятен в ледовых условиях и битом льду, без применения дополнительного оборудования, что позволит уменьшить время и экономические затраты.

Библиографический список:

1. Примеры расчетов по гидравлике [Текст]: учебное пособие / А.Д. Альтшуль и др. – М.: Стройиздат, 2014. – 256 с.
2. Андресон, Р.К. Биотехнологические методы ликвидации загрязнений нефтью и нефтепродуктами [Текст] / Р.К. Андресон.–М.: ВНИИОЭНГ, 2006. – 24 с.
3. Артемов, A.B. Современные технологии очистки нефтяных загрязнений [Текст] / A.B. Артемов // Нефть. Газ. Промышленность. –М.: Недра, 2008. – №2. – С. 340.
4. Владимиров, A.M. Охрана окружающей среды [Текст]: / A.M. Владимиров. –Л: Гидромстиоиздат, 2007.–224 с.
5. Современные методы и средства борьбы с разливами нефти [Текст] : научно-практическое пособие / А.И. Вылковап и др. –СПб.: Центр-Техинформ, 2012. –309 с.




Комментарии пользователей:

7.11.2016, 18:46 Лобанов Игорь Евгеньевич
Отзыв: Тема статьи актуальна. Интересен подход автора на снижение гидравлического сопротивления аппарата и трубопровода. Автор пишет: "...При сравнении эквивалентных сопротивлений гибкого трубопровода и самого аппарата...", считаю, что нужно показать подробнее количественные данные по этому вопросу, поскольку выводы автора не совсем ясны. Эквивалентное сопротивление аппарата у автора пропорционально квадрату скорости: считаю, что нужно указать режимы работы аппарата, поскольку на некоторых режимах течения сопротивление может быть пропорционально кубу скорости. В статье мало говорится о самом подводном аппарате, считаю, что нужно больше внимания уделить этому вопросу. Есть методы, снижающие сопротивление аппарата, например, вихревые ячейки и т.п. В статье не показано, чем представленный аппарат лучше существующих аналогов. Выводы следует сделать отдельно по пунктам. Считаю ,что после относительно небольших дополнений и исправлений статью можно будет рекомендовать к публикации.


Оставить комментарий


 
 

Вверх